Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hạt tới khả năng hấp phụ kim loại nặng của vật liệu nano lai rgofe3o4 tổng hợp bằng quy trình one step

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt tới khả hấp phụ kim loại nặng vật liệu nano lai rGO/Fe3O4 tổng hợp quy trình one-step MAI ĐỨC DŨNG Dung.MD211179M@sis.hust.edu.vn Ngành Vật lý kỹ thuật Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Lan Viện: Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu HÀ NỘI, 04/2023 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt tới khả hấp phụ kim loại nặng vật liệu nano lai rGO/Fe3O4 tổng hợp quy trình one-step MAI ĐỨC DŨNG Dung.MD211179M@sis.hust.edu.vn Ngành Vật lý kỹ thuật Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Lan Viện: Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu HÀ NỘI, 04/2023 Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Mai Đức Dũng Đề tài luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt tới khả hấp phụ kim loại nặng vật liệu nano lai rGO/Fe3O4 tổng hợp quy trình one-step Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật Mã số SV: 20211179M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 28 tháng 04 năm 2023 với nội dung sau: Chỉnh sửa tên luận văn theo đề xuất Hội đồng: “Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt tới khả hấp phụ kim loại nặng vật liệu nano lai rGO/Fe3O4 tổng hợp quy trình one-step” Chỉnh sửa lỗi tả in ấn: từ “graphene” thành “graphen” (Trang 4), từ “scác” thành “các” (Trang 9) Bổ sung tài liệu tham khảo mục 1.4.3 (Trang 19) Bổ sung phần so sánh hiệu suất hấp phụ As(V) vật liệu rGO/Fe3O4 (Trang 37) Ngày 16 tháng 05 năm 2023 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Nguyễn Thị Lan Mai Đức Dũng CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS TS Phạm Hùng Vượng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày luận văn thành nghiên cứu thân tơi nhóm nghiên cứu suốt thời gian học tập Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu (ITIMS), Đại học Bách khoa Hà Nội Các số liệu kết đạt luận văn xác hồn tồn trung thực, khơng chép tài liệu khoa học khác NGƯỜI THỰC HIỆN MAI ĐỨC DŨNG ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt tới khả hấp phụ kim loại nặng vật liệu nano lai rGO/Fe3O4 tổng hợp quy trình onestep” Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên TS Nguyễn Thị Lan LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Thị Lan, người tận tình hướng dẫn định hướng tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu để hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn tất thầy cô cán nghiên cứu Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST), Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu (ITIMS) tạo điều kiện thuận lợi cho học tập nghiên cứu Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn đến tất anh chị nghiên cứu sinh bạn học viên cao học, sinh viên Viện AIST, ITIMS giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Tơi xin cảm ơn hỗ trợ kinh phí để thực luận văn từ đề tài nghiên cứu cấp sở phân cấp năm 2022, Đại học Bách khoa mã số T2022-PC-089 Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến người thân gia đình ln bên cạnh làm điểm tựa vững cho suốt thời gian qua TÓM TẮT NỘI DUNG Trong luận văn này, quy trình one-step xây dựng để tổng hợp vật liệu nano lai rGO/Fe3O4 kích thước 12,35 nm, 15,98 nm 19,73 nm Sử dụng XRD tinh chỉnh Rietveld để nghiên cứu cấu trúc tinh thể vật liệu Hình thái thành phần mẫu rGO/Fe3O4 khảo sát FESEM EDX Các liên kết vật liệu xác định FTIR Raman Ngồi ra, tính chất từ diện tích bề mặt riêng phân bố kích thước lỗ mao quản vật liệu nghiên cứu VSM BET Kết cho thấy hạt nano Fe3O4 phân tán đồng rGO Vật liệu rGO/Fe3O4 có tượng hồi phục siêu thuận từ nhiệt độ phịng mơmen từ bão hịa đạt từ 60,30 emu/g đến 68,11 emu/g Diện tích bề mặt riêng có giá trị khoảng 73,59-96,24 m2/g với kích thước lỗ mao quản tập trung vùng 4-13 nm Khả hấp phụ Asen (As(V)) vật liệu rGO/Fe3O4 khảo sát phương pháp AAS với hiệu suất đạt giá trị lớn 98,10%, thời gian đạt trạng thái cân 90 phút Quá trình hấp phụ tn theo mơ hình động học bậc hai đẳng nhiệt Langmuir, cho thấy chế hấp phụ khuếch tán vào lỗ mao quản trình tạo phức bề mặt vật liệu Vật liệu rGO/Fe3O4 thể chất hấp phụ hiệu để loại bỏ kim loại nặng khỏi nước HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 1.2 Tổng quan vật liệu GO, rGO 1.1.1 Cấu trúc tính chất 1.1.2 Phương pháp tổng hợp 1.1.3 Ứng dụng hấp phụ kim loại nặng Tổng quan vật liệu nano Fe3O4 1.2.1 Cấu trúc tính chất 1.2.2 Phương pháp tổng hợp 12 1.2.3 Ứng dụng hấp phụ kim loại nặng 14 1.3 Tổng quan vật liệu rGO/Fe3O4 15 1.4 Lý thuyết hấp phụ 18 1.4.1 Quá trình hấp phụ 18 1.4.2 Động học hấp phụ 19 1.4.3 Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ 19 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 21 2.1 Hóa chất, thiết bị dụng cụ thí nghiệm 21 2.1.1 Hóa chất 21 2.1.2 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm 21 2.2 Tổng hợp vật liệu lai rGO/Fe3O4 22 2.3 Quy trình thử nghiệm ứng dụng vật liệu lai rGO/Fe3O4 hấp phụ As(V) 23 2.4 2.3.1 Nghiên cứu khả hấp phụ As(V) theo thời gian 23 2.3.2 Nghiên cứu khả hấp phụ As(V) theo nồng độ 24 Các phương pháp phân tích 24 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Các tính chất hóa lý vật liệu 26 3.1.1 Cấu trúc tinh thể 26 3.1.2 Hình thái vật liệu 29 3.1.3 Thành phần vật liệu 30 3.1.4 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier 30 3.1.5 Phổ tán xạ Raman 32 3.1.6 Tính chất từ 33 3.1.7 Diện tích bề mặt riêng 35 3.2 Khả hấp phụ kim loại nặng vật liệu 36 3.2.1 Quá trình hấp phụ kim loại nặng theo thời gian 36 3.2.2 Mơ hình động học hấp phụ bậc bậc hai 38 3.2.3 Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich 39 3.2.4 Đề xuất chế hấp phụ 40 KẾT LUẬN 45 MỘT SỐ KIẾN NGHỊ 46 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu DXRD-Rietveld Kích thước tinh thể trung bình tính theo tinh chỉnh Rietveld DXRD-Scherrer Kích thước tinh thể trung bình tính theo cơng thức Scherrer DFESEM Kích thước hạt trung bình HC Lực kháng từ MS Mơmen từ bão hịa SBET Diện tích bề mặt riêng SBJH Diện tích bề mặt hấp phụ dV/dW Vi phân thể tích mao quản DP Kích thước lỗ mao quản trung bình H Hiệu suất hấp phụ Ci Nồng độ dung dịch chất hấp phụ thời điểm ban đầu Ct Nồng độ dung dịch chất hấp phụ thời điểm t Danh mục chữ viết tắt GO Graphen oxit rGO Graphen oxit khử XRD Phương pháp nhiễu xạ tia X FESEM Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường EDX Phổ tán sắc lượng tia X FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier VSM Phương pháp từ kế mẫu rung BET Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 AAS Phổ hấp thụ nguyên tử Với giá trị hệ số tương quan cao (R2 ~1), chứng tỏ trình hấp phụ As(V) mẫu M1 tuân theo mơ hình động học bậc hai Năng lượng hoạt hóa Ea xác định theo PT 1.11 (mục 1.4.2 chương I) có giá trị 12,2 kJ/mol Giá trị nhỏ 40 kJ/mol cho thấy chế hấp phụ vật lý chiếm ưu Cơ chế hấp phụ As(V) vật liệu lai rGO/Fe3O4 trình bày chi tiết mục 3.2.4 Bảng 3.4: Các thông số mơ hình động học bậc bậc hai mẫu M1 Động học bậc Động học bậc hai k1 R2 k2 R2 Ea (kJ/mol) -0,00024 0,53331 0,04821 0,99965 12,2 3.2.3 Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich Hình 3.12: Đường đẳng nhiệt (a) Langmuir (b) Freundlich mẫu M1 39 Đường đẳng nhiệt hấp phụ xây dựng mơ hình Langmuir Freundlich với nồng độ As(V) ban đầu thay đổi từ 1-5 mg/L Các kết trình bày Hình 3.12 Bảng 3.5 Từ phương trình đường thẳng biểu diễn mối liên hệ Ce/qe Ce có dạng: Y = 0,4867X + 0,00358 hệ số tương quan R2 = 0,9924 Qua xác định dung lượng hấp phụ As(V) cực đại vật liệu qm = 13,59 mg/g số Langmuir KL = 13,59 L/mg Phương trình đường thẳng biểu diễn mối liên hệ lnqe lnCe có dạng: Y= 0,29495X + 3,03051 với hệ số tương quan R2 = 0,6028 Dựa vào phương trình xác định n = 3,39 số Freundlich KF = 20,71 L/g Bảng 3.5: Các thơng số thu từ mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Mơ hình Langmuir Mơ hình Freundlich KL qm R2 KF n R2 13,59 20,55 0,9924 20,71 3,39 0,6028 Kết cho thấy hệ số tương quan mơ hình Langmuir (R2 = 0,9924) lớn hệ số tương quan mơ hình Freundlich (R2 = 0,6028) Điều chứng tỏ trình hấp phụ As(V) vật liệu lai rGO/Fe3O4 tn theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Như trình hấp phụ As(V) xảy bề mặt đồng đơn lớp vật liệu, khơng có tương tác ion As(V) với 3.2.4 Đề xuất chế hấp phụ Hình 3.13: Phân vùng hấp phụ As(V) mẫu M1 Quá trình hấp phụ As(V) phụ thuộc vào nhóm chức hình thành bề mặt vật liệu lai rGO/Fe3O4, môi trường ion dung dịch nước chất 40 vật liệu hấp phụ Sự tương tác xảy ion As(V) với vật liệu rGO/Fe3O4 hấp phụ vật lý, tương tác tĩnh điện, trao đổi ion, tạo phức bề mặt, phụ thuộc vào nhiệt độ, pH nồng độ chất bị hấp phụ [73] Khi pH dung dịch chất bị hấp phụ nhỏ 6,9 ion As(V) tích điện âm tồn dạng H2AsO4− chủ yếu Ngược lại, As(V) tồn dạng HAsO4− pH lớn 6,9 [74] Trong nghiên cứu này, thí nghiệm hấp phụ tiến hành pH có giá trị thấp từ 1-2 Do đó, ion As(V) tồn dạng H2AsO4− thảo luận để giải thích chế hấp phụ vật liệu lai rGO/Fe3O4 Với mẫu M1, đồ thị H theo thời gian chia thành hai vùng trình bày Hình 3.13 Vùng I tương ứng với khoảng thời gian từ đến đạt trạng thái cân (t = 90 phút) vùng II tương ứng với khoảng thời gian t = 90-180 phút Hình 3.14: Quá trình ion As(V) khuếch tán vào lỗ mao quản vật liệu [75] Xét vùng I: Tương tác chất hấp phụ chất bị hấp phụ chủ yếu tương tác Van der Waals, tương tác tĩnh điện trao đổi ion Các phân tử As(V) chuyển động khuếch tán vào lỗ mao quản rGO Fe3O4 sau lắng đọng bề mặt (chủ yếu mặt cacbon) mà khơng hình thành liên kết hóa học Hình 3.14 Quá trình bị ảnh hưởng mạnh mẽ phân bố kích thước lỗ mao quản, diện tích bề mặt chất hấp phụ chất kim loại nặng [73] Sau ion As(V) bị giam giữ tương tác tĩnh điện trao đổi ion tính khơng đồng phân cực bề mặt cacbon kết hợp với nhóm chức tạo nhiều vị trí hấp phụ Điều xác nhận nghiên cứu G Chen cộng [76], tương tác tĩnh điện trao đổi ion nhóm hydroxyl ion kim loại đóng vai trị quan trọng việc hấp phụ ion As(V) Pb(II) vật liệu graphen Q trình hỗ trợ q trình hấp phụ vật lý, đặc biệt thúc đẩy chuyển động vật lý kim loại nặng bề mặt cacbon thông qua tương tác tĩnh điện trao đổi ion [77] Do đó, vai trị rGO vùng quan trọng so với Fe3O4 41 Xét vùng II: Xảy trình tạo phức bề mặt tương tác tĩnh điện trao đổi ion ion As(V) với nhóm chức chứa oxy bề mặt vật liệu rGO/Fe3O4 Quá trình tạo phức bên bên hạt nano Fe3O4 hình cầu mơ tả Hình 3.15 Hình 3.15: Quá trình tạo phức bên bên ngồi hạt Fe3O4 hình cầu [73] + Q trình tạo phức bên ngồi: Trong điều kiện pH thấp số lượng ion H+ dung dịch chất bị hấp phụ tăng lên, nhóm chức –OH, –COOH trở nên tích điện dương tồn dạng –OH2+ –COOH2+ Điều có lợi cho việc hấp phụ ion As(V) tích điện âm (H2AsO4−) Quá trình hấp phụ kim loại nặng As(V) vật liệu rGO/Fe3O4 biểu diễn theo phương trình sau [78]: Fe3O4–OH2+ + H2AsO4− → Fe3O4–OH2+ − − − H2AsO4− PT 3.3 rGO–COOH2+ + H2AsO4− → rGO–COOH2+ − − − H2AsO4− PT 3.4 rGO–OH2+ + H2AsO4− → rGO–OH2+ − − − H2AsO4− PT 3.5 + Quá trình tạo phức bên trong: Điều liên quan tới hình thành phức bên hạt nano Fe3O4 gốc axit H2AsO4− ion kim loại Fe tạo thành liên kết As–O–Fe, As–O–C Trong trình hấp phụ, nhóm As–(OH) từ H2AsO4− trải qua phản ứng trao đổi phối tử với nhóm –OH từ bề mặt Fe3O4 rGO để tạo thành phức hợp bên bên hạt nano Fe3O4 hình cầu Hiệu trình phụ thuộc phần lớn vào kích thước ion kim loại nặng, nhóm chức bề mặt chất hấp phụ pH dung dịch [79] Quá trình trao đổi ion miêu tả chi tiết Hình 3.16 Phức hợp bề mặt vật liệu tạo trình trao đổi ion ion kim loại nặng proton có nhóm chức chứa oxy –OH –COOH Hiện tượng chế q trình rGO hấp phụ kim loại nặng Sự tạo phức bề mặt (bên bên ngồi hình cầu) tạo thành cấu trúc đa nguyên tử (phức chất) cacbon ion kim loại nặng, 42 đóng vai trị chủ yếu trình hấp phụ kim loại nặng rGO [32] Tuy nhiên, khơng có hợp chất tạo nên chứng tỏ trình đơn hấp phụ vật lý Hình 3.16: Quá trình trao đổi ion hấp phụ As(V) [73] Các chế nói cho thấy vai trị quan trọng rGO việc cải thiện khả hấp phụ kim loại nặng vật liệu Fe3O4 Nhưng trình hấp phụ chủ yếu gia tăng tương tác tĩnh điện nhóm chức chứa oxy tích điện dương phân tử As(V) tích điện âm (H2AsO4−) Các vị trí ion As(V) tồn q trình hấp phụ trình bày Hình 3.17: (1)-ion As(V) bề mặt rGO, (2)-ion As(V) bề mặt khe tạo hạt Fe3O4, (3)-As(V) liên kết đồng thời với Fe3O4 rGO, (4)As(V) nằm khe tạo lớp rGO (5)-As(V) ghim 43 rGO Fe3O4 lực hút tĩnh điện Do ảnh hưởng lực hút tĩnh điện, ion H2AsO4− bị hút vào bề mặt chứa phức –OH2+ hạt nano Fe3O4 rGO (vị trí 1, 5) Ngồi ra, ion chiếm chỗ trống tạo cong vênh lớp rGO hạt nano Fe3O4 (vị trí 4) Kết phù hợp với phân bố kích thước lỗ mao quản mục 3.1.7 Hình 3.17: Vị trí ion As(V) tồn trình hấp phụ vật liệu rGO/Fe3O4 44 KẾT LUẬN Tổng hợp thành cơng vật liệu nano lai rGO/Fe3O4 quy trình one-step + Các hạt nano Fe3O4 phân tán đồng rGO với kích thước hạt trung bình 12,35 nm, 15,98 nm 19,73 nm + Tất mẫu rGO/Fe3O4 có tượng hồi phục siêu thuận từ nhiệt độ phịng với mơmen từ bão hòa đạt 60,30 emu/g, 64,05 emu/g 68,11 emu/g, tăng lên kích thước vật liệu tăng Giá trị MS cho phép vật liệu rGO/Fe3O4 dễ dàng tách khỏi dung dịch nhờ hỗ trợ từ trường ngồi + Vật liệu rGO/Fe3O4 có cấu trúc dạng mesoporous với phân bố kích thước mao quản tập trung phạm vi từ 4-13 nm Diện tích bề mặt riêng đạt giá trị lớn 96,24 m2/g, thích hợp ứng dụng xử lý nước bị nhiễm Đề xuất mơ hình hấp phụ As(V) vật liệu rGO/Fe3O4 + Hiệu suất hấp phụ cực đại As(V) đạt 98,10% với thời gian đạt trạng thái cân 90 phút + Quá trình hấp phụ As(V) vật liệu rGO/Fe3O4 tn theo mơ hình động học bậc hai đẳng nhiệt Langmuir + Cơ chế hấp phụ As(V) rGO/Fe3O4 khuếch tán ion kim loại nặng vào lỗ mao quản trình tạo phức bề mặt vật liệu rGO/Fe3O4 45 MỘT SỐ KIẾN NGHỊ + Nghiên cứu quy trình thu hồi khả tái sử dụng rGO/Fe3O4 từ trường + Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện nhiệt độ, pH,… đến khả hấp phụ As(V) vật liệu + Nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng vật liệu rGO/Fe3O4 hấp phụ số kim loại nặng khác Pb(II), Cd(II), Hg(II),… 46 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ M.D Dung, T.T.V Nga, N.T Lan, N.K Thanh, Adsorption behavior and mechanism of As(V) on magnetic Fe3O4–graphene oxide (GO) nanohybrid composite material, Analytical Sciences 38 (2022) 427–436 M.D Dung, T.T.V Nga, N.T Giang, N.T Lan, Synthesis of graphene oxide/magnetite nanohybrid in the one-step process, The 5th International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology (2022) 222–226 Các cơng trình khác tham gia: M.D Dung, B.T Hue, L.T.K Phuong, L.T Giang, L.V Bau, N.T Lan, Synthesis of RGO/γ-Fe2O3 nanocomposite for the removal of heavy metals from aqueous solutions, International Journal of Materials Research 114 (2023) 191–197 D.D Mai, T.H Bui, V.H Pham, T.H Bui, T.K Pham, D.C Nguyen, T.L Nguyen, Simultaneous adsorption of heavy metals on mesoporous reduced graphene oxide/J-Fe2O3 nanocomposites, Journal of Porous Materials 29 (2022) 1947–1956 M.Đ Dũng, T.T.V Nga, N.T Lan, Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanocomposite RGO/γ-Fe2O3 ứng dụng loại bỏ Cadmium nước, Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu Toàn quốc lần thứ 12 (2022) 827–830 M.Đ Dũng, N.T.H Nhung, N.Đ Cơ, B.Đ Tú, N.T Lan, Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano GO/Fe3O4 than hoạt tính ứng dụng loại bỏ Asen nước, Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Thái Nguyên 226 (16) (2021) 45–52 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] X Guo, B Du, Q Wei, J Yang, L Hu, L Yan, W Xu, Synthesis of amino functionalized magnetic graphenes composite material and its application to remove Cr(VI), Pb(II), Hg(II), Cd(II) and Ni(II) from contaminated water, J Hazard Mater 278 (2014) 211–220 [2] Y Chen, F Parvez, M Gamble, T Islam, A Ahmed, M Argos, J.H Graziano, H Ahsan, Arsenic exposure at low-to-moderate levels and skin lesions, arsenic metabolism, neurological functions, and biomarkers for respiratory and cardiovascular diseases: Review of recent findings from the Health Effects of Arsenic Longitudinal Study (HEALS) in Bangladesh, Toxicol Appl Pharmacol 239 (2009) 184–192 [3] H.C Vu, A.D Dwivedi, T.T Le, S.H Seo, E.J Kim, Y.S Chang, Magnetite graphene oxide encapsulated in alginate beads for enhanced adsorption of Cr(VI) and As(V) from aqueous solutions: Role of crosslinking metal cations in pH control, Chem Eng J 307 (2017) 220– 229 [4] M Hua, S Zhang, B Pan, W Zhang, L Lv, Q Zhang, Heavy metal removal from water/wastewater by nanosized metal oxides: A review, J Hazard Mater 211–212 (2012) 317–331 [5] P Zong, S Wang, Y Zhao, H Wang, H Pan, C He, Synthesis and application of magnetic graphene/iron oxides composite for the removal of U(VI) from aqueous solutions, Chem Eng J 220 (2013) 45–52 [6] S.M Ghasemabadi, M Baghdadi, E Safari, F Ghazban, Investigation of continuous adsorption of Pb(II), As(III), Cd(II), and Cr(VI) using a mixture of magnetic graphite oxide and sand as a medium in a fixed-bed column, J Environ Chem Eng (2018) 4840–4849 [7] E Di Iorio, C Colombo, Z Cheng, G Capitani, D Mele, G Ventruti, R Angelico, Characterization of magnetite nanoparticles synthetized from Fe(II)/nitrate solutions for arsenic removal from water, J Environ Chem Eng (2019) 102986 [8] T Zeng, X Le Zhang, Y.R Ma, H.Y Niu, Y.Q Cai, A novel Fe3O4graphene-Au multifunctional nanocomposite: Green synthesis and catalytic application, J Mater Chem 22 (2012) 18658–18663 [9] C Prasad, P Krishna Murthy, R.H Hari Krishna, R Sreenivasa Rao, V Suneetha, P Venkateswarlu, Bio-inspired green synthesis of RGO/Fe3O4 magnetic nanoparticles using Murrayakoenigii leaves extract and its application for removal of Pb(II) from aqueous solution, J Environ Chem Eng (2017) 4374–4380 [10] N.T.V Hoan, N.T.A Thu, H Van Duc, N.D Cuong, D.Q Khieu, V Vo, Fe3O4/Reduced Graphene Oxide Nanocomposite: Synthesis and Its Application for Toxic Metal Ion Removal, J Chem 2016 (2016) 2418172 [11] A Yang, Y Zhu, P Li, C.P Huang, Preparation of a magnetic reducedgraphene oxide/tea waste composite for high-efficiency sorption of uranium, Sci Rep (2019) 6471 [12] Y Liu, M Lu, K Wu, S Yao, X Du, G Chen, Q Zhang, L Liang, M 48 [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] Lu, Anisotropic thermal conductivity and electromagnetic interference shielding of epoxy nanocomposites based on magnetic driving reduced graphene oxide@Fe3O4, Compos Sci Technol 174 (2019) 1–10 B Constant-Mandiola, H Aguilar-Bolados, J Geshev, R Quíjada, Study of the influence of magnetite nanoparticles supported on thermally reduced graphene oxide as filler on the mechanical and magnetic properties of polypropylene and polylactic acid nanocomposites, Polymers 13 (2021) 1635 A.B Seabra, A.J Paula, R De Lima, O.L Alves, N Durán, Nanotoxicity of graphene and graphene oxide, Chem Res Toxicol 27 (2014) 159–168 A Zhou, J Bai, W Hong, H Bai, Electrochemically reduced graphene oxide: Preparation, composites, and applications, Carbon 191 (2022) 301– 332 R Fang, K Chen, L Yin, Z Sun, F Li, H.M Cheng, The Regulating Role of Carbon Nanotubes and Graphene in Lithium-Ion and Lithium-Sulfur Batteries, Adv Mater 31 (2019) 1800863 W Yang, M Ni, X Ren, Y Tian, N Li, Y Su, X Zhang, Graphene in Supercapacitor Applications, Curr Opin Colloid Interface Sci 20 (2015) 416–428 M.Z Iqbal, A.U Rehman, S Siddique, Prospects and challenges of graphene based fuel cells, J Energy Chem 39 (2019) 217234 E Morales-Narvỏez, L Baptista-Pires, A Zamora-Gỏlvez, A Merkoỗi, Graphene-Based Biosensors: Going Simple, Adv Mater 29 (2017) 1604905 S Pei, Q Wei, K Huang, H.M Cheng, W Ren, Green synthesis of graphene oxide by seconds timescale water electrolytic oxidation, Nat Commun (2018) 145 F Khan, M.S Khan, S Kamal, M Arshad, S.I Ahmad, S.A.A Nami, Recent advances in graphene oxide and reduced graphene oxide based nanocomposites for the photodegradation of dyes, J Mater Chem C (2020) 15940–15955 S.H Dave, C Gong, A.W Robertson, J.H Warner, J.C Grossman, Chemistry and Structure of Graphene Oxide via Direct Imaging, ACS Nano 10 (2016) 7515–7522 B.C Brodie, On the Atomic Weight of Graphite, Philos Trans R Soc London 149 (1859) 249–259 L Staudenmaier, Method for the preparation of the graphite acid, Eur J Inorg Chem 31 (1898) 1481–1487 W.S Hummers, R.E Offeman, Preparation of Graphitic Oxide, J Am Chem Soc 80 (1958) 1339 N.T Lan, D.T Chi, N.X Dinh, N.D Hung, H Lan, P.A Tuan, L.H Thang, N.N Trung, N.Q Hoa, T.Q Huy, N Van Quy, T.T Duong, V.N Phan, A.T Le, Photochemical decoration of silver nanoparticles on graphene oxide nanosheets and their optical characterization, J Alloys Compd 615 (2014) 843–848 49 [27] N.I Zaaba, K.L Foo, U Hashim, S.J Tan, W.W Liu, C.H Voon, Synthesis of Graphene Oxide using Modified Hummers Method: Solvent Influence, Procedia Eng 184 (2017) 469–477 [28] S Stankovich, D.A Dikin, R.D Piner, K.A Kohlhaas, A Kleinhammes, Y Jia, Y Wu, S.B.T Nguyen, R.S Ruoff, Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide, Carbon 45 (2007) 1558–1565 [29] J Zhang, H Yang, G Shen, P Cheng, J Zhang, S Guo, Reduction of graphene oxide vial-ascorbic acid, Chem Commun 46 (2010) 1112–1114 [30] R Tarcan, O Todor-Boer, I Petrovai, C Leordean, S Astilean, I Botiz, Reduced graphene oxide today, J Mater Chem C (2020) 1198–1224 [31] M Coros, F Pogacean, A Turza, M Dan, C Berghian-Grosan, I.O Pana, S Pruneanu, Green synthesis, characterization and potential application of reduced graphene oxide, Phys E Low-Dimensional Syst Nanostructures 119 (2020) 113971 [32] W Peng, H Li, Y Liu, S Song, A review on heavy metal ions adsorption from water by graphene oxide and its composites, J Mol Liq 230 (2017) 496–504 [33] C.Z Zhang, B Chen, Y Bai, J Xie, A new functionalized reduced graphene oxide adsorbent for removing heavy metal ions in water via coordination and ion exchange, Sep Sci Technol 53 (2018) 2896–2905 [34] Z Lin, X Weng, L Ma, B Sarkar, Z Chen, Mechanistic insights into Pb(II) removal from aqueous solution by green reduced graphene oxide, J Colloid Interface Sci 550 (2019) 1–9 [35] S Farooq, H Aziz, S Ali, G Murtaza, M Rizwan, M.H Saleem, S Mahboob, K.A Al-Ghanim, M.N Riaz, B Murtaza, Synthesis of Functionalized Carboxylated Graphene Oxide for the Remediation of Pb and Cr Contaminated Water, Int J Environ Res Public Health 19 (2022) 10610 [36] N.T Lan, Fabrication and study of properties of spinel ferrite particles with nanometer structure, PhD Thesis (2012) [37] A Abedini, A.R Daud, M.A.A Hamid, N.K Othman, Radiolytic formation of Fe3O4 nanoparticles: Influence of radiation dose on structure and magnetic properties, PLoS One (2014) e90055 [38] J Mürbe, A Rechtenbach, J Töpfer, Synthesis and physical characterization of magnetite nanoparticles for biomedical applications, Mater Chem Phys 110 (2008) 426–433 [39] T Ozkaya, M.S Toprak, A Baykal, H Kavas, Y Köseoǧlu, B Aktaş, Synthesis of Fe3O4 nanoparticles at 100 °C and its magnetic characterization, J Alloys Compd 472 (2009) 18–23 [40] Q Li, C.W Kartikowati, S Horie, T Ogi, T Iwaki, K Okuyama, Correlation between particle size/domain structure and magnetic properties of highly crystalline Fe3O4 nanoparticles, Sci Rep (2017) 1–4 [41] S Gangopadhyay, G.C Hadjipanayis, B Dale, C.M Sorensen, K.J Klabunde, V Papaefthymiou, A Kostikas, Magnetic properties of ultrafine 50 [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] iron particles, Phys Rev B 45 (1992) 9778–9787 G.F Goya, T.S Berquó, F.C Fonseca, M.P Morales, Static and dynamic magnetic properties of spherical magnetite nanoparticles, J Appl Phys 94 (2003) 3520–3528 V Tallapally, Colloidal Synthesis and Photophysical Characterization of Group IV Alloy and Group IV-V Semiconductors: Ge1-xSnx and Sn-P Quantum Dots, PhD Thesis (2018) P Berger, N.B Adelman, K.J Beckman, D.J Campbell, A.B Ellis, G.C Lisensky, Preparation and Properties of an Aqueous Ferrofluid, J Chem Educ 76 (1999) 943–948 T Gu, Y Zhang, S.A Khan, T.A Hatton, Continuous Flow Synthesis of Superparamagnetic Nanoparticles in Reverse Miniemulsion Systems, Colloids Interface Sci Commun 28 (2019) 1–4 S.D.A Zaidi, C Wang, B György, C Sun, H Yuan, L Tian, J Chen, Iron and silicon oxide doped/PAN-based carbon nanofibers as free-standing anode material for Li-ion batteries, J Colloid Interface Sci 569 (2020) 164–176 Y.P Yew, K Shameli, M Miyake, N.B.B Ahmad Khairudin, S.E.B Mohamad, T Naiki, K.X Lee, Green biosynthesis of superparamagnetic magnetite Fe3O4 nanoparticles and biomedical applications in targeted anticancer drug delivery system: A review, Arab J Chem 13 (2020) 2287–2308 S.K Panda, I Aggarwal, H Kumar, L Prasad, A Kumar, A Sharma, D.V.N Vo, D.V Thuan, V Mishra, Magnetite nanoparticles as sorbents for dye removal: a review, Environ Chem Lett 19 (2021) 2487–2525 R.K Gautam, P.K Gautam, S Banerjee, S Soni, S.K Singh, M.C Chattopadhyaya, Removal of Ni(II) by magnetic nanoparticles, J Mol Liq 204 (2015) 60–69 M Shafiee, R Foroutan, K Fouladi, M Ahmadlouydarab, B Ramavandi, S Sahebi, Application of oak powder/Fe3O4 magnetic composite in toxic metals removal from aqueous solutions, Adv Powder Technol 30 (2019) 544–554 F.P Fato, D.W Li, L.J Zhao, K Qiu, Y.T Long, Simultaneous Removal of Multiple Heavy Metal Ions from River Water Using Ultrafine Mesoporous Magnetite Nanoparticles, ACS Omega (2019) 7543–7549 Y.R Mukhortova, A.S Pryadko, R V Chernozem, I.O Pariy, E.A Akoulina, I V Demianova, I.I Zharkova, Y.F Ivanov, D V Wagner, A.P Bonartsev, R.A Surmenev, M.A Surmeneva, Fabrication and characterization of a magnetic biocomposite of magnetite nanoparticles and reduced graphene oxide for biomedical applications, Nano-Structures and Nano-Objects 29 (2022) 100843 W.H Khoh, J.D Hong, Layer-by-layer self-assembly of ultrathin multilayer films composed of magnetite/reduced graphene oxide bilayers for supercapacitor application, Colloids Surfaces A Physicochem Eng Asp 436 (2013) 104–112 Y Sun, W Zhang, H Yu, C Hou, D Sen Li, Y Zhang, Y Liu, Controlled 51 [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] synthesis various shapes Fe3O4 decorated reduced graphene oxide applied in the electrochemical detection, J Alloys Compd 638 (2015) 182–187 P.S Sahu, R.P Verma, B Saha, Synthesis of magnetite-graphene nanocomposite for wastewater treatment, Mater Today Proc 62 (2022) 6042–6048 S Saha, M Jana, P Samanta, N Chandra Murmu, N.H Kim, T Kuila, J.H Lee, Hydrothermal synthesis of Fe3O4/RGO composites and investigation of electrochemical performances for energy storage applications, RSC Adv (2014) 44777–44785 Q Han, Z Wang, J Xia, S Chen, X Zhang, M Ding, Facile and tunable fabrication of Fe3O4/graphene oxide nanocomposites and their application in the magnetic solid-phase extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from environmental water samples, Talanta 101 (2012) 388–395 Y Wang, Y Zhang, C Hou, M Liu, Ultrasensitive electrochemical sensing of dopamine using reduced graphene oxide sheets decorated with p-toluenesulfonate-doped polypyrrole/Fe3O4 nanospheres, Microchim Acta 183 (2016) 1145–1152 H Wang, X Yuan, Y Wu, X Chen, L Leng, H Wang, H Li, G Zeng, Facile synthesis of polypyrrole decorated reduced graphene oxide-Fe3O4 magnetic composites and its application for the Cr(VI) removal, Chem Eng J 262 (2015) 597–606 T Guo, C Bulin, B Li, Z Zhao, H Yu, H Sun, X Ge, R Xing, B Zhang, Efficient removal of aqueous Pb(II) using partially reduced graphene oxide-Fe3O4, Adsorpt Sci Technol 36 (2018) 1031–1048 McGraw-Hill, McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science and Technology, 5th ed., McGraw-Hill Professional, New York, 2004 S Adhikari, S Mandal, D Sarkar, D.H Kim, G Madras, Kinetics and mechanism of dye adsorption on WO3 nanoparticles, Appl Surf Sci 420 (2017) 472–482 N Ayawei, A.N Ebelegi, D Wankasi, Modelling and Interpretation of Adsorption Isotherms, J Chem 2017 (2017) 3039817 C Haavik, S Stølen, H Fjellvåg, M Hanfland, D Häusermann, Equation of state of magnetite and its high-pressure modification: Thermodynamics of the Fe-O system at high pressure, Am Mineral 85 (2000) 514–523 B.D Cullity, S.R Stock, Elements of X-ray Diffraction, 3rd ed., PrenticeHall, New Jersey, 2001 N.T.T Thao, D.H Nguyen, P.T Kien, T.-T Duong, N.T.K Lien, D.Q Tri, D.T.T Linh, N.T Lan, Effect of Magnetic Magnetite (Fe3O4) Nanoparticle Size on Arsenic (V) Removal from Water, J Nanosci Nanotechnol 21 (2021) 2576–2581 P.T.L Huong, N.T Huyen, C.D Giang, N Tu, V.N Phan, N Van Quy, T.Q Huy, D.T.M Hue, H.D Chinh, A.T Le, Facile synthesis and excellent adsorption property of GO-Fe3O4 magnetic nanohybrids for removal of organic dyes, J Nanosci Nanotechnol 16 (2016) 9544–9556 H.M.A Hassan, R.F.M Elshaarawy, S.K Dey, I Simon, C Janiak, 52 [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] Microwave-assisted Hydrothermal Fabrication of Magnetic Amino-grafted Graphene Oxide Nanocomposite as a Heterogeneous Knoevenagel Catalyst, Catal Letters 147 (2017) 1998–2005 D.R Dreyer, A.D Todd, C.W Bielawski, Harnessing the chemistry of graphene oxide, Chem Soc Rev 43 (2014) 5288–5301 L.B Salviano, T.M da Silva Cardoso, G.C Silva, M.S Silva Dantas, A de Mello Ferreira, Microstructural assessment of magnetite nanoparticles (Fe3O4) obtained by chemical precipitation under different synthesis conditions, Mater Res 21 (2018) e20170764 L.P Lingamdinne, Y.L Choi, I.S Kim, Y.Y Chang, J.R Koduru, J.K Yang, Porous graphene oxide based inverse spinel nickel ferrite nanocomposites for the enhanced adsorption removal of arsenic, RSC Adv (2016) 73776–73789 N.A Zubir, C Yacou, J Motuzas, X Zhang, J.C Diniz Da Costa, Structural and functional investigation of graphene oxide-Fe3O4 nanocomposites for the heterogeneous Fenton-like reaction, Sci Rep (2014) 4594 M.D Dung, T.T.V Nga, N.T Lan, N.K Thanh, Adsorption behavior and mechanism of As(V) on magnetic Fe3O4–graphene oxide (GO) nanohybrid composite material, Anal Sci 38 (2022) 427–436 G Zhang, Z Ren, X Zhang, J Chen, Nanostructured iron(III)-copper(II) binary oxide: A novel adsorbent for enhanced arsenic removal from aqueous solutions, Water Res 47 (2013) 4022–4031 D.D Mai, T.H Bui, V.H Pham, T.H Bui, T.K Pham, D.C Nguyen, T.L Nguyen, Simultaneous adsorption of heavy metals on mesoporous reduced graphene oxide/γ-Fe2O3 nanocomposites, J Porous Mater 29 (2022) 1947– 1956 G Chen, Y Liu, F Liu, X Zhang, Fabrication of three-dimensional graphene foam with high electrical conductivity and large adsorption capability, Appl Surf Sci 311 (2014) 808–815 X Yang, Y Wan, Y Zheng, F He, Z Yu, J Huang, H Wang, Y.S Ok, Y Jiang, B Gao, Surface functional groups of carbon-based adsorbents and their roles in the removal of heavy metals from aqueous solutions: A critical review, Chem Eng J 366 (2019) 608–621 Y Yoon, W.K Park, T.M Hwang, D.H Yoon, W.S Yang, J.W Kang, Comparative evaluation of magnetite-graphene oxide and magnetitereduced graphene oxide composite for As(III) and As(V) removal, J Hazard Mater 304 (2016) 196–204 L Dong, L Hou, Z Wang, P Gu, G Chen, R Jiang, A new function of spent activated carbon in BAC process: Removing heavy metals by ion exchange mechanism, J Hazard Mater 359 (2018) 76–84 53